JP5681508B2

JP5681508B2 - 通話装置

Info

Publication number: JP5681508B2
Application number: JP2011011189A
Authority: JP
Inventors: 哲平鷲; 恵一 ▲吉▼田; 福島　実; 実福島
Original assignee: Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd
Current assignee: Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd
Priority date: 2011-01-21
Filing date: 2011-01-21
Publication date: 2015-03-11
Anticipated expiration: 2031-01-21
Also published as: JP2012156586A

Description

本発明は、通話装置に関し、特に音声スイッチを搭載してハンズフリー通話を可能とした通話装置に関する。

従来、音声スイッチを搭載してハンズフリー通話を可能とした通話装置において、受話音声の話速を変換(主に減速)する話速変換機能を搭載した通話装置が提案されている(例えば、特許文献１参照)。この種の音声スイッチは、送話音声と受話音声の信号レベルを比較し、送話音声の信号レベルが相対的に高いときは受話音声の減衰量を多くして送話状態に切り換え、受話音声の信号レベルが相対的に高いときは送話音声の減衰量を多くして受話状態に切り換え、双方の信号レベルが相対的に低いときは送話音声及び受話音声の減衰量を同程度に低くして中立状態としている。

また特許文献１記載の従来例では、音声スイッチからスピーカに至る受話信号経路に話速変換部が挿入され、音声スイッチが受話状態のときに話速変換部が話速変換を行い、音声スイッチが受話状態以外のとき(送話状態又は中立状態のとき)には話速変換部が話速変換を行わないようになっている。

特開２０１０−２８５７０号公報(段落００３０)

ところで、スピーカから見て音声スイッチの前段に話速変換部が設けられた従来例もある。かかる従来例では、音声スイッチが送話状態以外のとき(受話状態又は中立状態)に話速変換部が話速変換を行い、音声スイッチが送話状態のときに話速変換部が話速変換を行わないようにしている。

上記後者の従来例において、相手側の通話装置が反響(残響)の大きい環境に在る場合や音声信号が伝送される伝送路で遅延が発生する場合、以下のような問題が生じる。すなわち、送話が終了した後、相手側の通話装置から伝送されてくる残響音が話速変換部で話速変換されて中立状態の音声スイッチに入力されるため、残響音の影響で音声スイッチが中立状態から受話状態に切り換わり、スピーカから残響音のエコーが聞こえてしまう。ただし、本願明細書における残響音には、音声信号の伝送遅延によって発生するものも含まれる。

本発明は、上記課題に鑑みて為されたものであり、残響音によるエコーの発生を抑制することを目的とする。

本発明の通話装置は、マイクロホンと、スピーカと、通話状態を切り換える音声スイッチと、受話音声の話速を変換する話速変換部とを備え、当該話速変換部は、前記スピーカから見て前記音声スイッチの前段に設けられ、前記音声スイッチが送話状態以外のときに話速変換を行い、前記音声スイッチが送話状態のときに話速変換を行わず、前記音声スイッチは、送話状態から他の状態へ切り換える際に所定の遅延時間が経過した後に切り換えることを特徴とする。

この通話装置において、前記音声スイッチに入力する残響音の持続時間を計測する計測部を備え、前記音声スイッチは、前記計測部で計測される前記持続時間に応じて前記遅延時間を調整することが好ましい。

この通話装置において、外部からの指示に応じて前記遅延時間を調整する遅延時間調整部を備えることが好ましい。

この通話装置において、前記遅延時間調整部は、複数種類の遅延時間候補を記憶しており、外部からの指示に応じて前記遅延時間候補の中から前記遅延時間を選択して調整することが好ましい。

本発明の通話装置は、残響音によるエコーの発生を抑制することができるという効果がある。

(ａ)は本発明の実施形態における音声スイッチ及び話速変換部の動作説明図、(ｂ)は従来例における音声スイッチ及び話速変換部の動作説明図である。同上のブロック図である。同上の別の構成を示すブロック図である。同上のさらに別の構成を示すブロック図である。

本実施形態の通話装置Ｘは、図２に示すように相手側の通話装置Ｙとの間で通話線Ｚを介して音声信号を伝送するものであって、マイクロホン１、スピーカ２、音声スイッチ３、２線４線変換部４などを備えている。

マイクロホン１から出力されるアナログの音声信号(送話音声信号)がマイクアンプ５で増幅された後にA/D変換部６でディジタルの送話音声信号(送話音声データ)に変換される。また、相手側の通話装置Ｙから通話線Ｚを介して伝送されてくるアナログの音声信号(受話音声信号)が２線４線変換部４を経て受話アンプ９で増幅された後、A/D変換部10でディジタルの受話音声信号(受話音声データ)に変換される。そして、後述する話速変換部11で受話音声信号が話速変換(減速)されて音声スイッチ３に入力される。

音声スイッチ３は、A/D変換部６から入力される送話音声信号の信号レベルと、話速変換部11から入力される受話音声信号の信号レベルとを比較し、その比較結果に応じて、送話状態、受話状態、中立状態の３つの通話状態に切り換える。すなわち、送話音声信号の信号レベルが相対的に高ければ、送話音声信号の減衰量を減らすと同時に受話音声信号の減衰量を増やすことで送話状態とし、受話音声信号の信号レベルが相対的に高ければ、受話音声信号の減衰量を減らすと同時に送話音声信号の減衰量を増やすことで受話状態とする。また、送話音声信号の信号レベルと受話音声信号の信号レベルが同程度であれば、送話音声信号の減衰量と受話音声信号の減衰量も同程度とすることで中立状態とする。

話速変換部11は、受話音声信号を伸長又は圧縮することで元の音声の話速を変換するものであって、例えば、PICOLA(Pointer Interval Controlled OverLap and Add)と呼ばれる従来周知の話速変換アルゴリズムに基づき、ピッチ単位で波形の挿入または削除を行うことによって話速を変換(主に減速)している。ただし、このような音声スイッチ３や話速変換部11は従来周知であり、DSP(Digital Signal Proccesor)やCPUに所定のプログラム(音声スイッチ処理用のプログラムや話速変換処理用のプログラム)を実行させることで実現される。

相手側の通話装置Ｙは、マイクロホン20、スピーカ21、マイクアンプ22、スピーカアンプ23、２線４線変換部24などを備え、マイクロホン20から出力される送話音声信号が２線４線変換部24から通話線Ｚを介して伝送される。また、通話線Ｚを介して伝送されてくる受話音声信号が２線４線変換部24からスピーカアンプ23を経てスピーカ21に入力される。

ここで、通話装置Ｘのマイクロホン１より入力される送話音声信号をＡ、通話装置Ｙにおけるスピーカ21とマイクロホン20の音響結合による回り込み(エコー)をＢ、音声スイッチ３に入力される受話音声信号をＣ、スピーカ２から鳴動される受話音声(エコー音)をＤとする(図２参照)。

図１(ａ)(ｂ)に示すように、時間ｔ＝０からｔ＝ｔ１までの間、本実施形態の通話装置Ｘから相手側の通話装置Ｙに送話音声が伝送され、ｔ＝ｔ１の時点で送話が終了したものと仮定する。このとき、本実施形態における音声スイッチ３の通話状態は、送話が終了した時点ｔ＝ｔ１からｔ＝ｔ２までの時間(遅延時間τ)が経過するまで送話状態に維持される。そして、ｔ＝ｔ２以降、音声スイッチ３の通話状態が送話状態から中立状態に切り換わる。一方、話速変換部11は、音声スイッチ３が送話状態の間は話速変換を行わずに入力された受話音声信号をそのまま音声スイッチ３に出力し、音声スイッチ３が中立状態及び受話状態のときに話速変換を行う(図１(ａ)参照)。

一方、従来の音声スイッチでは、図１(ｂ)に示すように送話が終了した時点(ｔ＝１)で送話状態から中立状態に切り換わる。そして、音声スイッチが中立状態に切り換わることでｔ＝ｔ１の時点から話速変換部が話速変換を開始する。このとき、ｔ＝ｔ１からｔ＝ｔ２までの間、相手側の通話装置から伝送されるエコーＢが話速変換部に入力されるため、話速変換部で話速変換(減速)された受話音声Ｃがｔ＝ｔ３まで音声スイッチに入力され続ける。その結果、ｔ＝ｔ２からｔ＝ｔ３までの間、音声スイッチが中立状態から受話状態に切り換わり、スピーカからエコー音Ｄが鳴動されてしまうことになる。

これに対して本実施形態の通話装置Ｘでは、送話が終了した時点(ｔ＝ｔ１)から所定の遅延時間τ(＝ｔ２−ｔ１)が経過した後、音声スイッチ３が通話状態を送話状態から中立状態に切り換えている。このため、ｔ＝ｔ１からｔ＝ｔ２の期間に話速変換部11が話速変換を行わないので、話速変換部11に入力されるエコーＢ(受話音声Ｃ)が減速されずにそのまま音声スイッチ３に入力される。その結果、音声スイッチ３が送話状態から中立状態に切り換わった時点(ｔ＝ｔ２)、すなわち、話速変換部11が話速変換を開始した時点では既にエコーＢがなくなっているので、話速変換部11が話速変換を行っても音声スイッチ３が受話状態に切り換わらず、スピーカ２からエコー音Ｄが鳴動されることがない。

上述のように本実施形態の通話装置Ｘによれば、音声スイッチ３は、送話状態から他の状態(中立状態)へ切り換える際に所定の遅延時間τが経過した後に切り換えるので、残響音によるエコーの発生を抑制することができる。

ところで、残響によるエコーＢが持続する時間(残響時間)は、相手側の通話装置Ｙが設置される環境によって変わるものである。したがって、音声スイッチ３が送話状態から中立状態へ切り換わる際の遅延時間τは、相手側の通話装置Ｙの設置環境(残響時間)に応じて調整可能であることが望ましい。

例えば、図３に示すように通話装置Ｘが残響時間を計測する残響時間計測部14を備え、残響時間計測部14で計測される残響時間に応じて、音声スイッチ３が遅延時間τを調整すればよい。残響時間計測部14は、相手側の通話装置Ｙが設置された空間のインパルス応答を測定するとともに、当該インパルス応答から残響エネルギ曲線を求める。さらに残響時間計測部14は、最小自乗法などを用いて任意の区間における残響エネルギ曲線の回帰式を算出し、この回帰式の傾きより、定常状態から60dB減衰する時間(残響時間)を算出する。ただし、このような残響時間計測部14は音声スイッチ３や話速変換部11と同様にDSPやCPUに専用のプログラムを実行させることで実現され、具体的な計測方法については従来周知であるから詳細な説明を省略する。

音声スイッチ３は、残響時間計測部14で計測される残響時間よりも短くない時間に遅延時間τを調整する。故に、相手側の通話装置Ｙが設置された環境に応じて、音声スイッチ３の遅延時間τが適切な時間に調整されるので、残響音によるエコーの発生をより確実に抑制することができる。

あるいは、図４に示すように音声スイッチ３の遅延時間τを調整する遅延時間調整部15を通話装置Ｘが備えてもよい。遅延時間調整部15は、外部からの指示に応じて遅延時間を調整するものである。「外部からの指示」とは、例えば、ディップスイッチに設定される３〜５桁のバイナリコードや通信インタフェースを介して外部の設定装置(ノート型のパーソナルコンピュータなど)から入力される設定データなどが考えられる。あるいは、遅延時間調整部15が予め遅延時間τの複数の候補(遅延時間候補)を不揮発性のメモリに記憶しており、外部からの指示に応じての複数の遅延時間候補の中から遅延時間を選択して調整するようにしても構わない。このようにすれば、残響時間計測部14を備えるよりも簡易且つ低コストで残響音によるエコーの発生をより確実に抑制することができる。

なお、本実施形態では音声スイッチ３が送話状態と受話状態を切り換える際に中立状態を経由して切り換わる場合を例示したが、中立状態を経ずに送話状態と受話状態を切り換えるようにしても構わない。

また、上述した実施形態では受話音声の話速のみを変換しているが、A/D変換部６と音声スイッチ３との間に話速変換部を設けて送話音声の話速を変換することもできる。この場合、送話側の話速変換部は、音声スイッチ３が受話状態以外のときに話速変換を行うとともに受話状態のときに話速変換を行わず、音声スイッチ３は、受話状態から中立状態へ切り換える際に所定の遅延時間が経過した後に切り換えるようにすればよい。

１マイクロホン
２スピーカ
３音声スイッチ
11 話速変換部

Claims

マイクロホンと、スピーカと、通話状態を切り換える音声スイッチと、受話音声の話速を変換する話速変換部とを備え、当該話速変換部は、前記スピーカから見て前記音声スイッチの前段に設けられ、前記音声スイッチが送話状態以外のときに話速変換を行い、前記音声スイッチが送話状態のときに話速変換を行わず、前記音声スイッチは、送話状態から他の状態へ切り換える際に所定の遅延時間が経過した後に切り換えることを特徴とする通話装置。
前記音声スイッチに入力する残響音の持続時間を計測する計測部を備え、前記音声スイッチは、前記計測部で計測される前記持続時間に応じて前記遅延時間を調整することを特徴とする請求項１記載の通話装置。
外部からの指示に応じて前記遅延時間を調整する遅延時間調整部を備えることを特徴とする請求項１記載の通話装置。
前記遅延時間調整部は、複数種類の遅延時間候補を記憶しており、外部からの指示に応じて前記遅延時間候補の中から前記遅延時間を選択して調整することを特徴とする請求項３記載の通話装置。